CDMA扩频调制与解扩
CDMA通信中扩频解扩技术分析
CDMA通信中扩频解扩技术分析
李雪华
【期刊名称】《无线电通信技术》
【年(卷),期】2011(037)003
【摘要】扩频通信具有抗干扰、抗衰落以及抗侦察等特点,并且可以实现码分多址(CDMA).简要介绍了CDMA的通信体制,针对CDMA中扩频解扩这一关键技术进
行了分析,阐述了扩频处理中的信息加扰及码元变换的必要性、扩频码的选取原则
和实现方法,重点介绍了数字化解扩处理的实现方法,并对数字化解扩中搜索、捕获、初步跟踪、精确跟踪和解扩5个阶段进行了分析,最终实现数字化解调.
【总页数】4页(P30-32,64)
【作者】李雪华
【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄,050081
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
【相关文献】
1.扩频时隙ALOHA及其在CDMA通信中的应用 [J], 单睿;胡捍英;鲁国英
2.CDMA扩频通信中m序列与Gold序列的比较及应用 [J], 吴海红
3.CDMA扩频信号的数模混合型解扩方法 [J], 刘高辉;陈静瑾;余宁梅;高勇;牛兰奇
4.基于改进近邻传播算法的Walsh软扩频盲解扩方法 [J], 李丞;张玉
5.多码组合扩频通信中软解调解扩算法研究 [J], 陈盈;窦高奇;王青波;邓冉
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CDMA通信技术(2)
带限噪声n(t )为基带平稳随机过程时，其功率谱分量在 －f d , f d 以内，那么 1 Sn f f d Sn f f d Sn f 2 f d Sn f 2 f d ... N fd 1 0 1 P P P 2 V3 Sn f f d df S n f f d df n n n 0 N fd N 2 2 N S PN ( f ) S n ( f )
由此可知，CDMA通信系统接收机的基带滤波器输出的噪声干扰功率， 是原输入噪声功率的1/ N （对基带平稳随机过程）。 按照第一章对扩频增益的定义，CDMA通信系统的噪声输出功率为： Pn B2 Pn 2 V3 B1 G B2 CDMA通信系统对噪声功率的抑制能力为 。 Bn CDMA通信系统对像热噪声那样带宽无限宽的干扰是没有抑制能力的。
设n(t )是独立的、均值为 的带限（f d）平稳r.v.，PSD为S n ( f )，其功率为： 0 E n(t )
2
S n ( f )df Pn
经射频滤波、解调、解 扩和基带滤波（滤除射 频分量）后的输出为： V3 (t ) h(t )n( ) PN ' ( )d
2 V2 2
h( )h ' ( ) RJ ( )RPN ( )dd
H ( f ) 2 S J ( f ) S PN ( f ) df
sin Tc f 1 S J ( f ) PJ f f j f f j ，S PN ( f ) Tc T f 2 c
CDMA扩频通信系统实验
CDMA扩频通信系统实验一、实验目的通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA通信系统的概念，了解CDMA 通信系统的组成及特性。
二、实验内容1．搭建CDMA扩频通信系统。
2．观察CDMA扩频通信系统各部分信号。
3．观察两路信号码分多址及其选址。
三、实验步骤1．关闭实验箱总电源，按如下要求搭建CDMA通信系统a．在发射用实验箱上正确安装CDMA发送模块、IQ调制解调模块及信源编译码模块。
b．在接收用实验箱1上正确安装CDMA接收模块、IQ调制解调模块、PSK载波恢复模块及码元再生模块。
c．在接收用实验箱2上正确安装CDMA接收模块、IQ调制解调模块、PSK载波恢复模块、码元再生模块及信源编译码模块。
d．发送实验箱上连线：用台阶插座线完成如下连线用同轴视频线完成如下连接e．接收实验箱1上连线：f．接收实验箱2上连线：用台阶插座线完成如下连线用同轴视频线完成如下连接2．发射实验箱上天线开关置于“发射”，即按下。
接收用两台实验箱上天线开关置于“接收”，即弹起，将发射及接收天线直立并拉至最长。
3．观测发射输出实验箱的输出信号a．将发送模块上“GOLD1 SET”拨码开关第1位拨为1，表示将输入的基带信号进行差分编码；第2-8位拨为任意非全0二进制数，（扩频码为Gold序列）。
b．将发送模块上“GOLD2 SET”拨码开关第1位拨为1，表示将输入的基带信号进行差分编码；第2-8位拨为不同于GOLD1 SET的任意非全0二进制数。
c．示波器探头接IQ模块上调制单元的“输出”测试点，调节该模块上电位器“W1”使该点信号电压峰峰值为1V左右。
4．观测接收实验箱1的接收信号（数据传输）a．示波器探头接接收模块“输出2”测试点，调整“幅度”电位器使该点信号电压峰峰值为1.6V左右。
b．将接收模块上“GOLD SET”拨码开关拨为与发送模块“GOLD1 SET”相同，按复位键完成设置。
c．按实验十三中方法调整CDMA接收模块，使扩频码同步。
CDMA扩频与解扩
一、实验目的1、了解CDMA通信系统架构及特性。
二、实验模块主控单元模块2号数据终端模块4号信道编码模块5号信道译码模块10号软件无线电调制模块11号软件无线电解调模块14号CDMA扩频模块15号CDMA解扩模块示波器三、实验原理CDMA扩频通信系统框图2、实验框图说明我们扩频通信的实现机理为：在CDMA扩频通信发送端，14号模块提供两路扩频码道，每个码道的输入序列为16K，可由信号源模块提供，如框图中2号模块提供的数字源；另外，输入序列也可以是8K的数字信号经4号模块的卷积编码得到，如框图中主控模块提供的数字信号。
两路输入数据与14号模块上的不同的512K高速率扩频码进行扩频处理，再经过10号模块的调制单元搬移到一个适当的频段进行传输。
在CDMA扩频通信接收端，接收信号由15号CDMA解扩模块完成扩频码的捕获跟踪及同步过程；只有当解扩码与扩频码一致时，解扩单元才能根据序列的相关特性来进行同步解扩。
解扩后的信号送至11号模块，由11号模块完成码元恢复工作以及解调过程中所需的载波同步工作。
若输入序列为框图中的数字源，解扩码与扩频码2一致，则当系统联调后11号模块恢复输出的序列即为原始数字源；若输入序列为框图中的数字信号，解扩码与扩频码1一致，则当系统联调后11号模块恢复输出的序列，再经过5号模块的信道译码处理得到原始数字信号。
实验时需注意输入序列的速率要求、扩频码和解扩码是否一致等。
四、实验步骤1、登录e-Labsim仿真系统，创建实验文件，选择实验所需模块和示波器。
2、按表格所示，完成CDMA通信系统发送端的连线。
源端口目的端口连线说明信号源：CLK 模块4：TH2(编码输入-时钟)将信号送入信道编码单元信号源：PN 模块4：TH1(编码输入-数据)提供信道编码时钟模块4：TH5(编码输出-时钟)模块14：TH1(NRZ-CLK1)提供第一路时钟模块4：TH4(编码输出-编码数模块14：TH3(NRZ1)提供第一路数据源端口目的端口连线说明据)模块2：TH1(DoutMUX)模块14：TH6(NRZ-CLK2)提供第二路时钟模块2：TH9(BSOUT)模块14：TH2(NRZ2)提供第二路数字数据模块14：TH4(CDMA1)模块10：TH3(DIN1)第一路进行成形滤波模块14：TH5(CDMA2)模块10：TH2(DIN2)第二路进行成形滤波模块10：TH7(I-OUT)模块10：TH6(I-IN)第一路成形信号送入调制模块10：TH9(Q-Out)模块10：TH8(Q-In)第二路成形信号送入调制将14号模块上两路信号设置不同的扩频码序列：拨码开关S2为0001，拨码开关S3为0010，拨码开关S1和S4全置为0，序列长度设置开关设置为127位。
第2章 CDMA技术简介
第一章 CDMA 技术的发展CDMA 是码分多址的英文缩写（Code Division Multiple Access ），它是在数字技术的分支------扩频通信技术基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。
CDMA 技术的原理是基于扩频技术，将需要传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制后发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码，对接收到的信号进行相应处理，把带宽信号转换成原信息数据的窄带信号即解扩，实现信息通信。
CDMA 技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。
第二次世界大战期间因战争的需要而研究出的CDMA 技术，其初衷是防止敌方对己方通信的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。
1995年，第一个CDMA 商用系统运行之后，CDMA 技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。
CDMA 技术的标准化经历了几个阶段。
IS-95是CDMA One 系列标准中最先发布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA 标准是IS-95A ，这一标准支持8K 编码话音服务；其后又分别提出了支持13K 话音编码的TSB74标准，支持1.9GHz 的CDMA PCS 系统的J-STD-008标准，其中13K 编码话音服务质量已非常接近有线电话的语音质量；为了满足用户对数据业务需求的增长，1998年2月，美国高通公司宣布将IS-95B 标准应用到CDMA 基础平台上，该标准可提供64Kbps 数据业务，能够满足大多数用户的需求；其后提出的CDMA2000成为第三代移动通信系统三大标准之一。
CDMA2000标准在研究前期，提出了CDMA 1x 和CDMA2000 3x 的发展策略，但随后的研究标明，CDMA2000 1x 和CDMA2000 1x 增强型（EVDO 、EVDV ）技术代表了未来发展方向。
CDMA扩频调制与解扩
3
CDMA扩频调制与解扩实验
1. 长度为15的m序列由4级移存器产生，反馈器如 图所示。
+ 输出
a3 a2 a1 a0
4
CDMA扩频调制与解扩实验
2. 长度为31的m序列由5级移存器产生，反馈器如 图所示。
+
a4
a3
a2
a1
a0
5
CDMA扩频调制与解扩实验
3. 长度为31的gold序列
Gold码是Gold于1967年提出的，它是用一对优选的周期 和速率均相同的m序列模二加后得到的。其构成原理如 图所示。 m序列发生器 n级 Gold码 时钟 m序列发生器 n级 初态设置
6
CDMA扩频调制与解扩实验
两个m序列发生器的级数相同，即 n1 n2 n 。如果两 个m序列相对相移不同，所得到的是不同的Gold码序列。 对n级m序列，共有 2n 1 个不同相位，所以通过模二加后 可得到 2n 1 个Gold码序列，这些码序列的周期均为 2n 1
所以生成长度为31的Gold序列为： {0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0}
11
CDMA扩频调制与解扩实验 实验步骤
1. 选择“解扩”实验； 2. 选择“手动输入”或“随机生成”产生原始数据； 3. 可选择“长度为15的m序列”，或者“长度为31的m 序列”，或者“长度为31的gold序列”; 4. 设定解扩码相位，比较相位同步、不同步时解扩的结 果。 5. 设定解扩码相位，观察“频谱分析仪”上信号频谱的 变化。红色曲线表示原始信号的频谱，绿色曲线表示 扩频信号的频谱，蓝色曲线表示解扩信号的频谱。
CDMA扩频通信系统实验
实验七、CDMA扩频通信系统实验一、实验目的通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA通信系统的概念，了解CDMA通信系统的组成及特性。
二、实验内容1、搭建CDMA扩频通信系统。
2、观察CDMA扩频通信系统各部分信号。
3、观察两路信号码分多址及其选址。
三、基本原理扩频通信的理论基础是香农于1948年发表的《A Mathematical Theory of Communication》一文，即著名的信息论。
香农信息论中有关信道的理论容量公式为：式（20-1）也被称为香农定理，其中为信道容量，单位为bps；为信道带宽（也被称为系统带宽）；为信噪比（dB）。
式（20-1）给出了在给定信噪比和没有误码的情况下信道的理论容量与该信道带宽的关系。
从这个公式还可以得出也重要的结论：对于给定的信息传输速率，可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。
换言之，信噪比和信道带宽可以互换。
扩频通信系统正是利用这一理论，将信道带宽扩展许多倍以换取信噪比上的好处，增强了系统的抗干扰能力。
图20-1 典型的扩频通信系统模型一个典型的扩频通信系统框图如图20-1所示。
由图20-1可以看出，扩频通信系统主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩和信道六大部分组成。
信源编码的目的是减小信息的冗余度，提高信道的传输效率。
信道编码（差错控制）的目的是增加信息在信道传输轴格的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。
调制部分的目的是使经过信道编码后的符号能在适当的频段传输，通常使用的数字信号调制方式为振幅键控、移频键控、移相键控，在码分多址移动通信中使用QPSK和OQPSK都是PSK的改进型。
扩频通信和解扩是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。
可见，与传统通信系统相比较，该系统模型中多了扩频和解扩两个部分，经过解扩，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。
扩频通信系统按扩频方式的不同，分为以下四种类型：◆ 直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DS-SS）◆ 跳频扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum，FH-SS）◆ 跳时扩频（Time Hopping Spread Spectrum，TH-SS）直接序列扩频系统采用高码速率的直接序列（Direct Sequence，DS），伪随机码在发端进行扩频，在收端用相同的码序列去进行解扩，然后将展宽的扩频信号还原成原始信息。
cdma原理
cdma原理
CDMA（Code Division Multiple Access）是一种无线通信技术，它允许多个用
户共享同一频段，并且在同一时间进行通信。
CDMA技术的原理是通过编码和扩
频技术，使得不同用户的信号在频域上互不干扰，从而实现多用户的同时通信。
CDMA的原理可以简单地理解为通过对用户数据进行编码，并使用扩频序列进行调制，将信号的带宽扩大到原来的几十倍甚至上百倍，然后再在接收端利用相同的扩频序列进行解调和解码，从而实现多用户同时通信的目的。
在CDMA系统中，每个用户都被分配一个唯一的扩频码，这个扩频码是由伪
随机序列生成的，因此每个用户的扩频码都是不同的。
当用户发送数据时，数据会被乘以扩频码，然后再发送出去。
在接收端，接收到的信号会再次与扩频码相乘，然后再进行解码，最终得到原始的用户数据。
CDMA的优势之一是抗干扰能力强，因为不同用户的信号在频域上互不干扰，所以即使在同一频段上进行通信，也不会相互影响。
此外，CDMA还具有较高的
隐私性，因为每个用户的扩频码都是唯一的，所以其他用户无法解码并窃听到其通信内容。
另外，CDMA还具有较高的频谱利用率，因为多个用户可以共享同一频段进行通信，而不会相互干扰。
这使得CDMA在无线通信系统中得到了广泛的应用，尤
其是在3G和4G移动通信系统中。
总的来说，CDMA技术是一种先进的无线通信技术，它通过编码和扩频技术实现了多用户同时通信的目的，具有抗干扰能力强、隐私性好、频谱利用率高等优点，因此在移动通信领域得到了广泛的应用。
随着5G技术的发展，CDMA技术可能会逐渐被新的技术取代，但其在无线通信领域的重要性和贡献是不可忽视的。
CDMA扩频通信系统实验
实验十四 CDMA 扩频通信系统实验一、 实验目的和要求通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA 通信系统的概念，了解CDMA 通信系统的组成及特性。
二、实验内容和原理1）、实验内容1、搭建CDMA 扩频通信系统。
2、观察CDMA 扩频通信系统各部分信号。
3、观察两路信号码分多址及其选址。
2）、基本原理扩频通信的理论基础是香农于1948年发表的《A Mathematical Theory of Communication 》一文，即著名的信息论。
香农信息论中有关信道的理论容量公式为：2log 1S C W N ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭（14-1）式（14-1）也被 称为香农定理，其中C 为信道容量，单位为bps ；W 为信道带宽（也被称为系统带宽）；/S N 为信噪比（dB ）。
式（14-1）给出了在给定信噪比/S N 和没有误码的情况下信道的理论容量C 与该信道带宽W 的关系。
从这个公式还可以得出也重要的结论：对于给定的信息传输速率，可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。
换言之，信噪比和信道带宽可以互换。
扩频通信系统正是利用这一理论，将信道带宽扩展许多倍以换取信噪比上的好处，增强了系统的抗干扰能力。
图14-1 典型的扩频通信系统模型一个典型的扩频通信系统框图如图14-1所示。
由图14-1可以看出，扩频通信系统主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩和信道六大部分组成。
信源编码的目的是减小信息的冗余度，提高信道的传输效率。
信道编码（差错控制）的目的是增加信息在信道传输轴格的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。
调制部分的目的是使经过信道编码后的符号能在适当的频段传输，通常使用的数字信号调制方式为振幅键控、移频键控、移相键控，在码分多址移动通信中使用QPSK 和OQPSK 都是PSK 的改进型。
扩频通信和解扩是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。
CDMA网络优化介绍
软切换
在CDMA2000-1X系统中，前反向FCH都是采用的 软切换，但对于SCH来说，前向SCH不支持软切换， 采用的是硬切换，主要是考虑到前向SCH软切换太 消耗资源Walsh资源，功率资源及CE资源。而反向 SCH支持软切换，这是由于在商用系统中一般容许 起的反向SCH速率都比较低的缘故。 在IS2000-1X中，采用动态门限，而非IS-95中采用 的绝对门限。
导频集
有效导频集：分配给移动台的与当前的前向业务信 道相关的导频集合(最多6个导频) 候选导频集：当前不在有效导频集里，由移动台接 收到的有足够的强度显示与该导频相对应的基站的 前向业务信道可以被成功解调的导频的集合(最多5 个导频) 相邻导频集：当前不在有效导频集或候选导频集里， 但根据某种算法可能进入候选导频集的导频集合(最 少20个导频) 剩余导频集：当前系统中，当前CDMA载频中的所 有其它可能的导频
分集接收
分集接收是充分利用传输中的多径信号能量，以改 善传输的可靠性。它是减少衰落的好方法，可以通 过空域、时域、频域的不同角度、不同方法与措施 来实现。其中最基本的分集接收有三种类型：时间 分集、空间分集、频率分集。 时间分集与空间分集相比，其优点是减少了接收天 线数目，缺点是要占用更多的时隙资源，从而降低 了传输效率。频率分集与空间分集相比，其优点是 减少了接收天线与相应设备数目，缺点是占用更多 的频谱资源，并且在发送端有可能需要采用多部发 射机。空间分集中，若接收端N副天线尺寸、增益 相同，则空间分集除了可获得抗衰落的分集增益以 外，还可以获得每副天线3 dB的设备增益。
IS-95软切换流程
IS-95软切换流程
扩频通信第5章扩频信号的解扩与解调
设计良好的相关器（例如乘积检波器）,可以允许在输入信 噪比低达 -50 ~ -20dB的条件下，从强干扰噪声中检测出微弱 信号。因此大多数扩频信号的解扩都使用相关检测器，也有 一些简单的扩频通信系统使用非相关检测器。
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引言
➢ 扩频信号解调需要两步来完成 （1）对扩频信号进行解扩/跳; （2）对解扩/跳后的载有信息的信号进行解调。
上述结果对 1 都能成立。注意到伪随机码的自相关特性,在 时， 合1 成信号的功率谱密度函数退化为伪随机码的功率谱密度
函数，在 =0时，合成信号的功率谱全部都成为直流分量。
20
5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
➢ 码元同步偏移的影响分析
令
N ( f
)
2
N 12
N
sin(πf Tc πf Tc
若两个电信号具有相同振荡频率,相同电矢量振动方向，且有固 定的相位差，则这两个信号就是相干的。即使是相干信号，它 的某些参数也可能是随机的。
在实际振荡器中,无论相位如何稳定，都会有随机成分。只要
随机成分占的比例很小，可以忽略，或影响可分析和控制，那
么工程上仍可认为是相干信号或部分相干信号。
4
5.1.1 相干通信的基本概念
由于输出叉指电极对之间的间隔对声表面波的传输延迟正好等于一个码元宽度t所以输出脉冲是彼此相连接的并且各脉冲的相位载波f的相位取决于相应的叉指电极的极性即取决于电极连接到汇流条的方式最后的输出可以看成是与输入伪随机码每一码元相对应的叉指电极对输出的叠加图529所示输出端叉指电极的极性等效的码元为32位长的m序列1100110相关信号振幅输出如图530所示
➢ 目标
有必要研究码元同步状态发生偏移对相关器输出的影响。
三种CDMA系统扩频码的作用和区分，深入理解CDMA的设计思路（扩频和多址技术）！
三种CDMA系统扩频码的作用和区分，深入理解CDMA的设计思路（扩频和多址技术）！在CDMA IS-95系统中用到的3种码－短码、长码和Walsh码。
有关这三种码各自在前反向信道中的作用是学习中的一个重点，也是CDMA理论模型的精华之一，同样也是咱们论坛上争论了好几个帖子，回复了无数个帖子的问题。
本文仅从扩频的角度来分析这三种码，试图给大家一个比较完整和清晰的认识（我尽量吧，有不明白的大家还是要问哦）。
为了搞清楚这几个问题，我们先要明确一个概念－直序列扩频通信。
直序列扩频通信系统扩频通信是一种无线通信技术。
他所用的传送频带比任何用户的信息频带和数据速率都大许多倍。
用W表示传送带宽(单位为Hz)，用R表示数据速率(单位为bit/s)，W/R被称为扩展系数或处理增益。
W/R的值一般可以在一百到一百万的范围(20db~60db)。
讲到这里，不得不把香农老先生搬出来，这个人可是咱们现代通信理论的奠基人，严重的崇拜（可惜他的著作《信息论》咱实在是看不懂啊，汗！）香农容量公式(Shannon' scapacityequation)，这个公式放在这里，人老先生费半天劲搞出来的，我们不去讨论其推算原理，只认为这是正确的。
哦，香农还指出这是在加性高斯白噪声的信道模型下的公式，基本上我们现在的移动通信就是用这个东东啦。
C=Blog2[1 + S/N]其中：B为传送带宽(单位为Hz)；C为信道容量(单位为bit/s)；S/N为信号噪声功率比。
传统通信系统通常压缩信号速率至尽可能小的带宽信道进行传送，cdma系统则采用宽带信道传送信号，以获得处理增益，提高信道容量。
为什么哪？根据香农公式，他老人家说增加信道带宽可以换取更高的信道容量或者是更低的信噪比，以提高收发双方通信的可靠性。
当一个用户以9600bps速率进行语音通信时，cdma的信道带宽是1,228,800hz，处理增益为1,228,800hz/9600=128=21dB。
扩频通信的工作原理
扩频通信是一种通过将信号的带宽扩大，从而提高通信系统性能的技术。
它的工作原理可以简述如下：
1. 码片生成：发送端和接收端事先约定一种称为扩频码（或称为码片）的序列，该序列是一个低速码，通常比原始数据速率要低得多。
发送端根据待发送的数据，将其进行扩频码的生成，生成的扩频码与数据进行逐bit 或逐symbol 的异或运算。
2. 扩频：在发送端，将扩频码和原始数据进行逐位或逐符号的异或运算，将原始数据进行扩频。
这将导致信号的高频分量得到增强，并且信号的频谱扩展到更宽的带宽。
3. 发送：发送扩频后的信号，它的带宽比原始数据的带宽要宽得多。
这样做的好处是可以提高抗干扰性能和抗多径效应的能力。
4. 接收与解扩：接收端根据事先约定好的扩频码，对接收到的信号进行匹配滤波，以提取出原始数据。
匹配滤波是通过将接收到的信号与扩频码进行相关运算，得到相关输出。
由于扩频码的唯一性，只有正确匹配的扩频码才会得到最大的输出。
5. 解调和恢复：接收端对解扩后的信号进行解调，恢复出原始的数据信号。
解调的方法可以采用相干解调或非相干解调，根据具体的调
制方式选择不同的解调方法。
通过扩展带宽，扩频技术可以提高通信系统的抗干扰性能、抗多径效应、安全性和隐秘性。
同时，它也为多用户接入提供了更好的支持。
这使得扩频技术在无线通信领域广泛应用，如CDMA、GPS等。
CDMA移动通信原理
SME
SME
Di Pi
VLR G VLR
PSTN ISDN PSPDN
信道结构
采用调频的多址技术.业务信道在不同 频段分配给不同的用户。
TACS、AMPS
FDMA
Power
采用时分的多址技术。业务信道在不 同的时间分配给不同的用户 GSM、DAMPS
CDMA是采用扩频的码分多址技术。 所有用户在同一时间、同一频段上、 根据不同的编码获得业务信道
目录
扩频通信原理
CDMA系统工作原理 CDMA系统关键技术
扩频通信原理
CDMA多址技术的原理是基于扩频技术. 将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个
带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制， 使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发 送出去。
接收端由使用完全相同的伪随机码，与接收的带
宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的 窄带信号即解扩，以实现信息通信
TDMA
Power
CDMA
Power
频分多址
时分多址
码分多址
M序列的基本性质
伪随机序列 周期：P=2^r-1，r为移位寄存器级数 M序列和其移位后的序列逐位模二加，所得序列还是M序列，只 是初相不同 两个不同相位的M序列，当周期 P 很大时，这两个序列几乎是 正交的
M序列自相关性非常好，所以CDMA中选择M序列PN码作为地址码 不同相位的M序列几乎正交，所以CDMA中用来为每一用户的业务 信道分配了一个相位
WALSH CODES
# ---------------------------------- 64-Chip Sequence -----------------------------------------0 0000000000000
浅谈扩频通信技术在CDMA中的应用
浅谈扩频通信技术在CDMA中的应用作者：肖家鹏来源：《现代企业文化·理论版》2010年第14期摘要:文章分析了扩频通信技术的原理和特点,并就cDMA移动通信系统中扩频通信技术的具体应用进行了探讨。
关键词:CDMA;扩频通信;通信系统扩频通信技术是一种信息传输方式,采用该方式,传输通信信号所需频带与传输其中的有用信息占用频带相比要宽得多,它具有抗干扰性强、抗多径衰落性好等一系列优点。
CDMA通信系统就是建立在扩频通信理论基础之上的。
一、扩频通信原理和特点扩频通信的基本原理源于信息论和抗干扰理论。
香农在其信息论中关于信道容量、带宽和噪声之间的关系有一个著名的香农定理,用公式表示为C=W log(1+P/N),它的原有含义是说:如果有用信号功率P和无用白噪声功率N是确定的,那么只要采用合适的编码系统来确定传输信号的带宽W,就能够有效地完成信道容量为c的可靠通信。
根据香农定理人们得出一个有用的重要结论:在满足一定信道容量c不变并能可靠传输的前提下,信号传输带宽w和信噪比P/N彼此之间是可以互换的。
扩频通信技术的核心思想就是基于香农定理的实际应用,它的基本原理就是用牺牲传输信号带宽的办法,来实现低信噪比的可靠传输,在现代扩频通信系统中一般采用100ft以上的处理增益,来保证高可靠性的安全通信。
系统具有以下特点:1抗干扰性强,由于扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至是在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能够高质量可靠地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。
2抗多径衰落性好,无线电磁环境极其复杂,多径衰落是影响无线通信质量的主要原因。
由于在扩频通信系统增加了扩频调制(解扩)过程,这样可以利用扩频码序列间的相关特性,在接收解扩时用相关技术从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可以有效地消除无线通信中多径干涉造成的信号衰落现象,因而扩频通信具有良好的抗多径衰落特性。
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CDMA扩频调制与解扩实验
1. 长度为15的m序列由4级移存器产生，反馈器如 图所示。
+ 输出
a3 a2 a1 a0
4
CDMA扩频调制与解扩实验
2. 长度为31的m序列由5级移存器产生，反馈器如 图所示。
+
a4
a3
a2
a1
a0
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CDMA扩频调制与解扩实验
3. 长度为31的gold序列
Gold码是Gold于1967年提出的，它是用一对优选的周期 和速率均相同的m序列模二加后得到的。其构成原理如 图所示。 m序列发生器 n级 Gold码 时钟 m序列发生器 n级 初态设置
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CDMA扩频调制与解扩实验 实验报告
1. 试说明解扩的基本原理； 2. 为什么接收机中的扩频码需要准确同步？ 3. 正确解扩和不正确解扩后，信号的频谱有何与解扩实验 实验报告
1. 试说明扩频码在移动通信中的应用； 2. 扩频码的种类有哪些？有何特点？如何产生 3. 扩频后信号频谱发生怎样的变化？
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CDMA扩频调制与解扩实验
CDMA解扩实验
实验目的
了解CDMA解扩的基本概念； 掌握解扩的基本方法； 掌握解扩过程中信号频谱的变化规律。 扩频的基本原理； 扩频过程中信号频谱的变化； 解扩过程中信号频谱的变化。
移 动 通 信 实验
长安大学信息工程学院 电子信息工程系 荣玫
rongmei@
CDMA扩频调制与解扩实验
CDMA扩频调制
实验目的
了解扩频调制的基本概念； 掌握PN码的概念以及m序列的生成方法； 掌握扩频调制过程中信号频谱的变化规律。 不同多址接入方式（TDMA、FDMA、CDMA）的区 别； 扩频码的种类与应用； 扩频码的基本性质。
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CDMA扩频调制与解扩实验 实验步骤
1. 选择实验 “扩频调制”实验； 2. 选择“手动输入”或“随即生成”产生原始 数据； 3. 可选择“长度为15的m序列”，或者“长度为 31的m序列”，或者“长度为31的gold序列”; 4. 观察扩频后的数据，并可用频谱分析仪器观 察频谱变化；红色曲线表示原始信号，绿色 曲线表示扩频信号。我们可以发现，扩频后， 频谱展宽。
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CDMA扩频调制与解扩实验 实验步骤
1. 选择“解扩”实验； 2. 选择“手动输入”或“随机生成”产生原始数据； 3. 可选择“长度为15的m序列”，或者“长度为31的m 序列”，或者“长度为31的gold序列”; 4. 设定解扩码相位，比较相位同步、不同步时解扩的结 果。 5. 设定解扩码相位，观察“频谱分析仪”上信号频谱的 变化。红色曲线表示原始信号的频谱，绿色曲线表示 扩频信号的频谱，蓝色曲线表示解扩信号的频谱。
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预备知识
CDMA扩频调制与解扩实验 实验原理
扩频码序列同步是扩频系统特有的，也是扩频技术中 的难点。CDMA系统要求接收机的本地扩频码与接收到的 扩频码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常 接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。若实现了收 发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的 信息数据。因此，扩频码序列的同步是CDMA扩频通信的 关键技术。 实验中，解扩码相位可以改变。当解扩码相位为“0” 时表示解扩码和扩频码同步，无相位差，这时候观察到正 确的解扩结果，且频谱恢复到原始信号的较窄的频谱；当 解扩码相位不为“0”时，观察到解扩的结果不正确，频谱 也不能正确恢复。
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CDMA扩频调制与解扩实验
两个m序列发生器的级数相同，即 n1 n2 n 。如果两 个m序列相对相移不同，所得到的是不同的Gold码序列。 对n级m序列，共有 2n 1 个不同相位，所以通过模二加后 可得到 2n 1 个Gold码序列，这些码序列的周期均为 2n 1
所以生成长度为31的Gold序列为： {0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0}
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预备知识
CDMA扩频调制与解扩实验 实验原理
m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称， 它是由带线性反馈的移位器产生的周期最长的一 种序列。如果把两个m序列发生器产生的优选对 序列模二相加，则产生一个新的码序列，即Gold 码序列。 实验中三种可选的扩频序列分别是长度为15的 m序列、长度为31的m序列以及长度为31的Gold序 列。